تا به حال به این فکر کرده اید که چرا چاپگر سه بعدی شما کار خود را با سرعتی سرد انجام می دهد؟ ما توضیح می دهیم که چه چیزی آنها را از حرکت سریع باز می دارد.
چاپ سه بعدی در طول سال ها ارزان و قابل اعتماد شده است. مواد مناسب برای مبتدیان مانند PLA و PETG، تولید خانگی را بیش از پیش در دسترس قرار داده است. متأسفانه، فرآیند چاپ سه بعدی واقعی به طرز طاقت فرسایی کند است و در بسیاری از موارد به چاپ چند روزه نیاز دارد.
چرا پرینترهای سه بعدی در حالی که بیش از یک دهه است که در دسترس مصرف کنندگان بوده اند، همچنان با سرعتی سرد به کسب و کار خود ادامه می دهند؟
پاسخ در چالش های مهندسی و تولید در پشت ساخت پرینت سه بعدی از نظر تجاری قابل دوام نهفته است. بیایید نگاهی به این چالش ها و فناوری امیدوارکننده ای بیندازیم که می تواند پرینت سه بعدی را برای همه سریعتر کند.
افراد تخت خواب دوست ندارند سریع حرکت کنند
اولین سرنخ در ظاهر یک چاپگر سه بعدی معمولی مصرف کننده نهفته است. جستجوی آمازون برای چاپگرهای سه بعدی نتایجی به دست می دهد که عملاً از یکدیگر قابل تشخیص نیستند. این محصول جانبی تاسف بار پرینترهای سه بعدی مصرفی است که بر اساس طرح Prusa i3 ساخته شده اند. ظاهراً هیچ رویکرد بهتری برای تولید انبوه چاپگرهای ارزان وجود ندارد. متأسفانه، این پیگیری کارآمدی هزینه به قیمت سرعت تمام می شود.
بیایید نگاهی گذرا به سیستم حرکتی Prusa i3 بیندازیم تا بفهمیم چرا اینطور است.
متوسط سه بعدی درجه مصرف کننده شما در درجه اول ارزان است زیرا بدون عارضه است. این سادگی به سیستم حرکتی آنها نیز تسری پیدا می کند. به عنوان مثال، محور X شامل هد چاپی است که در طول اکستروژن آلومینیومی شکاف V حرکت می کند. محور Z به نوبه خود کل مجموعه محور X را به بالا و پایین حرکت می دهد. ممکن است وزن زیادی به نظر برسد، اما نگرانی عمده ای نیست زیرا چاپگرهای سه بعدی به ندرت در امتداد محور Z حرکت می کنند و تنها کسری از میلی متر در یک زمان حرکت می کنند.
با این حال، تنظیم محور Y چنین چاپگرهایی قطعاً نابهینه است. این محور ضعیف وظیفه هرکولی را دارد که کل تخت را جابجا کند، که اتفاقاً سنگین‌ترین جزء در یک چاپگر سه بعدی است. برای چاپ سریع، در حالت ایده آل می خواهید اجزای متحرک تا حد امکان سبک باشند. جابجایی سریع هد چاپی با وزن 150 گرم در حالی که دقت میکرومتر را حفظ می‌کند مشکل است.
حالا تصور کنید که در عوض با یک تخت 1.5 کیلوگرمی همین کار را انجام دهید. جای تعجب نیست که چاپگرهای سه بعدی که از طرح Prusa i3 استفاده می‌کنند، به همین دلیل به صورت محاوره‌ای، تخته‌بند نامیده می‌شوند.
به هر حال وقتی سریع چاپ می کنید چه اتفاقی می افتد؟
ما متوجه شده ایم که چرا چاپگر سه بعدی متوسط شما کند است. اما اگر بخواهیم محدودیت‌های سفت‌افزار در سرعت و شتاب چاپ را برای چاپ سریع غیرفعال کنیم، چه می‌شود؟ هزینه حرکت خیلی سریع فراتر از وارد کردن فشار شدید به موتورهای پله ای و گرم شدن بیش از حد آنها است. کیفیت چاپ اولین قربانی در مبارزه بین یک موتور ضعیف و توده سرسخت یک تخت سنگین است. این به صورت زنگ یا شبح ناشی از لرزش بیش از حد مرتبط با چاپ سریع ظاهر می شود.
در موارد شدید، اجزای چاپگر سه بعدی می توانند به مرور زمان خود را از دست بدهند. اگرچه بستن مجدد پیچ ها آسان است، اما چاپ سریع روی Prusa i3-style اغلب منجر به سایش برگشت ناپذیر اجزای حرکتی می شود. بدترین ضربه، غلتک های V-slot ارزانی هستند که در سیستم حرکتی چنین چاپگرهایی استفاده می شوند. چرخ‌های پلاستیکی که در امتداد مسیرهای V شکل روی اکستروژن‌های آلومینیومی قرار می‌گیرند، زمانی که در معرض سرعت‌های چاپ بالا قرار می‌گیرند، به طور قابل توجهی فرسوده می‌شوند.
چاپگر سه بعدی معمولی مبتنی بر طرح Prusa i3 نمی تواند سریع با هیچ درجه ای از کیفیت یا قابلیت اطمینان طولانی مدت چاپ کند. اما چاپگرهای بر اساس طرح های مختلف چطور؟ باید چند جایگزین مناسب برای چاپ سریع وجود داشته باشد، درست است؟
چاپگرهای دلتا: ارزان و سریع، اما نادرست
چاپگرهای سه بعدی دلتا از ابتدا به گونه ای طراحی شده اند که سریع باشند. سر چاپ سبک آنها به دلیل حرکت ذاتا کمتر آن سریعتر و قابل کنترل تر است. علاوه بر این، طراحی دلتا از اجزای کمتری نسبت به همتای تختخواب‌شکن خود استفاده می‌کند که ساخت آن را حتی ارزان‌تر می‌کند. چاپگرهایی که ارزان هستند و همچنین صدای سریعی دارند، اما پس چرا ما به اندازه کافی از آنها نمی بینیم؟
چاپگرهای مبتنی بر طراحی دلتا در پیگیری سرعت خود بسیار به خطر می افتند. هدهای چاپ فشرده و سبک آنها اجرای اکسترودر درایو مستقیم را غیرممکن می کند. در راهنمای اکسترودر درایو مستقیم ما درباره این فناوری اطلاعات بیشتری کسب کنید. در همین حال، این محدودیت اکسترودر فقط Bowden باعث می‌شود چاپگرهای دلتا در کار با رشته‌های انعطاف‌پذیر ناتوان باشند، که به تطبیق پذیری آنها آسیب می‌زند.
با این حال، بزرگترین مصالحه آنها در قالب کاهش کیفیت چاپ است، به خصوص در هنگام چاپ مدل های بزرگ که به صورت افقی پخش می شوند. علاوه بر این، کیفیت چاپ سطحی که توسط Delta به دست می‌آید قابل مقایسه با نوارهای تختخواب نیست. این امر توسط تخت دایره ای که حجم ساخت را محدود می کند و تمایل کلی آنها به برتری فقط در چاپ های بلند تشدید می شود.
این محدودیت‌ها به اندازه‌ای شدید هستند که صنعت چاپ سه‌بعدی مصرف‌کننده، چاپگرهای دلتا را با وجود سرعت و مقرون‌به‌صرفه‌ی چشم‌گیرشان به جایگاه ویژه‌ای تبدیل کند.
چاپگرهای CoreXY: سرعت با قیمت تمام می شود
همانطور که در راهنمای مبتدیان ما برای چاپگرهای سه بعدی Voron توضیح داده شده است، سریعترین چاپگرهای موجود بر اساس سینماتیک CoreXY هستند. این یک سیستم حرکتی پیچیده است که در آن تخت تا حد زیادی ثابت است، اما سر چاپ بسیار سبک تر با سرعت های سریع حرکت می کند. برخلاف چاپگرهای دلتا، طراحی CoreXY کیفیت را حفظ می کند و در عین حال امکان استفاده از اکسترودرهای درایو مستقیم را فراهم می کند.
تنها مشکل این است که پیچیدگی بسیار زیاد و هزینه های زیاد این چاپگرها را برای پرینت سه بعدی مصرف کننده غیرقابل استفاده می کند. به این ترتیب، چاپگرهای CoreXY محدود به پروژه‌های منبع باز خاص با هدف علاقه‌مندان به چاپ سه بعدی هستند. با توجه به اینکه هزینه چاپگر سه بعدی CoreXY به تنهایی بین 1000 تا 2000 دلار است، تعجب آور نیست.
تولیدکنندگان پرینترهای سه بعدی مصرف کننده هنوز متوجه نشده اند که چگونه این فناوری را به اندازه کافی ارزان و قابل دسترس برای کاربران اصلی کنند.
سرعت یک لوکس است که چاپگرهای سه بعدی نمی توانند از عهده آن برآیند
به طور خلاصه، چاپ سه بعدی سریع یک امر گران قیمت است. شما می توانید یک چاپگر دلتا ارزان قیمت داشته باشید که به قیمت کیفیت و حجم ساخت سریع کار می کند، یا می توانید برای یک دستگاه CoreXY هزینه گزافی کنید. هیچ یک از این افراط ها به خوبی با مصرف کنندگان نمی آید.
و به همین دلیل است که تقریباً هر چاپگر سه بعدی مصرف کننده بر اساس طرح Prusa i3 است. این چاپگرها ممکن است کند باشند، اما با این وجود تعادل خوبی بین قیمت، ویژگی‌ها و عملکرد ایجاد می‌کنند. Speed یک آسیب ناگوار در تولید چاپگرهای سه بعدی با جذابیت بازار انبوه است.